1、氧化鈷生產(chǎn)工藝及其產(chǎn)品介紹一、鈷及其氧化物的性質1、鈷的性質金屬鈷呈銀白色，性硬，具有延展性，其硬度和延展性都比鐵強，但磁性較差。與釤、鎳、鋁等共熔可得良好的磁性鋼。鈷的合金在高溫下仍能保持其原有的強度和其他有價值的性質。鈷屬于鐵磁物質，它的居里點在所有金屬或合金中最高，為1121。另外，鈷是能增加鐵的磁性的唯一元素。鈷的化學性質與鐵、鎳相似，化合價有2和3；在常溫下與水和空氣都不起作用，但能迅速地為鹽酸、硫酸和硝酸所侵蝕，還會緩慢地被氫氟酸、氨水和氫氧化鈉所侵蝕；在加熱時能于氧、硫、氯、溴發(fā)生劇烈反響；在300以上發(fā)生氧化作用，極細粉末狀鈷會自動燃燒。2、鈷氧化物的性質鈷的氧化物有三種：氧化

2、亞鈷(CoO)、四氧化三鈷(Co304)和氧化鈷(Co203)。氧化亞鈷是鈷的一種低價氧化物，由于制法和純度的不同而呈現(xiàn)灰綠色、褐色、粉紅色、暗灰色。氧化亞鈷的理論含鈷量為7865，含氧量為2135，熔點為1935密度57679cm3。CoO晶體為面心立方，晶格常數(shù)a=424x1010m。灰綠色的CoO粉末在空氣中易變成褐色，粉紅色的CoO粉末在空氣中較穩(wěn)定，即使長時間放置也不會生成高價氧化物。在高溫下氧化亞鈷中鈷能夠與氧離解，1000時離解壓為336x10-12大氣壓。加熱條件下氧化亞鈷易被H2、C或Co復原成單質鈷。氧化亞鈷能溶于酸、堿中，不溶于水、醇和氨水。用氧化亞鈷與二氧化硅、氧化鋁或

3、氧化鋅在高溫下反響，能制成多種顏料。氧化鈷(Co203)是鈷的高價氧化物，理論含鈷量為7106，含氧量為2894，密度為6079cm3。它是一種黑色無定形粉末，加熱時會生成四氧化三鈷(Co304)。氧化鉆是一種不穩(wěn)定，也不可能呈游離狀態(tài)的化合物。通常所指的氧化鈷實際上仍含有一定數(shù)量的四氧化三鈷。Co203只有呈水化狀態(tài)時才穩(wěn)定，而這種水化物在265下會脫水轉變成中間氧化物四氧化三鈷(Co304)。氧化鈷在125下可被H2復原成四氧化三鈷(Co304)，在200時被復原為CoO，在250時那么被復原為金屬鈷。氧化鈷不溶于水，可溶于酸而生成相應的鹽。3、 氧化鈷生產(chǎn)工藝二、氧化鈷產(chǎn)品的應用氧化鈷是

4、一種重要的過渡金屬氧化物。通常作為生產(chǎn)硬質合金、超耐熱合金、絕緣材料和磁性材料的主要原料以及化學工業(yè)中的催化劑和染料。目前我國氧化鈷產(chǎn)品的主要應用領域如下：1、油漆添加劑在制造各種油漆時參加氧化鈷，生產(chǎn)的油漆性能有所提高，特別是在油漆中起著催干劑的作用，即在油漆使用中易于快速晾干，以提高應用速率。這對油漆的快速施工大有益處。2、搪瓷和陶瓷顏料搪瓷材料中參加氧化鉆后，可耐腐蝕和提高耐磨度。在各種建材和日用陶瓷中，用氧化鈷制成藍色的顏料或釉料涂于陶瓷制品，經(jīng)焙燒后呈現(xiàn)了鮮艷的陶瓷品，更具有藝術性。3、精煉石油催化劑鈷制品在石油煉制中作為催化劑有著較長的歷史，且在促進煉油的開展中起著重要作用。如有的

5、用金屬鈷與鋁、鐵等制成合金催化劑；而用氧化鈷作為石油催化劑也是十分重要，對于加速石油煉制的作用是不可缺少的。因此，近年來氧化鈷催化劑的使用躍居重要地位。4、電池行業(yè)八十年代以來，鈷粉作為高能電池充放電的活化劑，大量地應用于充電電池領域。九十年代初，日、德等國科學家成功地將亞鈷材料添加到電池原料中，使其成為電池行業(yè)研究與開展的高價值、高技術產(chǎn)品。鈷粉和氧化亞鈷粉等鈷的化合物作為一種性能優(yōu)良的電池材料添加劑，能夠改善Ni(OH)2的質子電導，降低氧化電位，提高析氧電位，對提高電極性能有顯著效果。在充電前期可以保證電極充分充電，使Ni(OH)2充分轉化為NiOOH，同時遏制氧的析出，提高充電效率，增

6、加電極比容量。近年來，隨著鋰離子電池的開展，鈷氧化物作為制備鋰離子電池電極材料的原料，也使其消費量不斷增加。我國的鈷酸鋰生產(chǎn)近幾年快速開展，因而對Co304的需求也相應迅猛增加。電池級Co304作為鋰離子電池正極材料鈷酸鋰的主要原料，也隨鋰離子二次電池的需求量增加而增加。2002年全球鈷的消耗總量為8800萬磅，鉆應用在電池行業(yè)中的份額迅速上升到達32。而隨著小型分立的可移動電源需求的進一步增長，像移動通信的迅猛開展和筆記本電腦普及率的快速增長，為鋰離子電池工業(yè)的開展創(chuàng)造了更好的機遇，對應地，對鋰離子電池正極材料LiCo02的需求也大幅增長。預計到2021年鈷的應用將到達2.3億磅，其中56將

7、應用在鋰電池行業(yè)。5、其他產(chǎn)品原料如用氫在一定溫度下復原氧化鈷生產(chǎn)金屬鈷粉，用于制造硬質合金；用酸溶解氧化鈷制成水溶液進行電解獲得金屬鈷錠，作為高溫高強度合金鋼添加劑；將氧化鈷制成酸性鈷溶液，經(jīng)不同的化學加工后可生產(chǎn)鈷鹽，如CoC2、CoS04、CoCo3和CoC204等。因此，純氧化鈷作為中間原料，應用廣泛。此外，氧化鈷在電氣工業(yè)如熒光粉的添加劑及其他化工方面的使用也迅速地開展。總的看來，氧化鈷的應用領域將不斷開拓擴大。三、氧化鈷開展前景1、國內(nèi)氧化鈷行業(yè)開展歷程我國是一個缺鉆的國家，大量的鉆資源需要進口。我國鉆的生產(chǎn)原料可分為鈷礦物和鈷廢料兩大類，主要的鉆礦物有鎳紅土礦、銅鈷礦、含鈷硫化銅

8、礦、鈷硫精礦、砷鈷礦、大洋多金屬結核和富鈷結殼。主要的鈷廢料有高溫合金、廢磁性材料、廢硬質合金、廢電子材料、廢催化劑等。我國鈷礦床貧礦多、富礦少，而且缺少單獨的鈷礦床，大局部共生或伴生，目前主要從鎳系統(tǒng)鈷渣中提取鈷，這局部鈷約占總生產(chǎn)量的35，從進口鈷原料和廢料中提取的鈷約占總產(chǎn)量的65。80年代初期 ,我國開始用含鈷合金廢料生產(chǎn)鈷鎳產(chǎn)品的研究工作。90 年代以來該生產(chǎn)技術開展更為迅速 ,目前已有近 10家工廠回收鈷鎳產(chǎn)品。據(jù)不完全統(tǒng)計 ,目前全國用含鈷廢料生產(chǎn)氧化鈷的產(chǎn)量約占全國鈷生產(chǎn)總量的 10 %左右(以金屬鈷計) ,約為 120150 t (Co 計) 。這就具有重要的現(xiàn)實意義 ,特別

9、是我國鈷精礦品位低 ,鈷資源少 ,鈷用量大 ,更具有極為重要的戰(zhàn)略意義 ,今后應該加大力度 ,繼續(xù)加速開展 ,以滿足國內(nèi)對氧化鈷的要求。2、國內(nèi)氧化鈷供求格局如表l一1所示，2003年以前，我國鈷的產(chǎn)量一直處于較低的水平。2003年以后，隨著電子行業(yè)的迅猛開展，在這個行業(yè)對鈷的需求直線上升。2006年我國各種鉆的年產(chǎn)量已超過8200t，其中金川公司是最大的鈷生產(chǎn)廠家，目前超過6000ta，如表1-2所示。表1-1近年來我國鈷產(chǎn)量年份 2005 2006 2007 2021 2021 2021 產(chǎn)量/t 7148 8206 9307 10015 10874 11354 表1-2近年來金川公司鈷產(chǎn)

10、量年份 2005 2006 2007 2021 2021 2021 產(chǎn)量/t 4507 6304 6032 6543 7019 8432 我國目前鈷產(chǎn)品的生產(chǎn)技術水平已到達世界領先水平，我國生產(chǎn)的鈷產(chǎn)品包括各種鈷鹽、氧化物、電解鈷等在國際國內(nèi)市場所占的份額正日益擴大，尤其是以硬質合金行業(yè)的超細鈷粉、電池行業(yè)的四氧化三鈷、電解鈷在國際市場更是供不應求，鈷產(chǎn)品的生產(chǎn)加工進出口為國內(nèi)鎳鈷生產(chǎn)企業(yè)注入了新的活力。2021年我國鈷產(chǎn)品進出口情況見表1-3 出口數(shù)量/t 出口創(chuàng)匯/萬美元 進口數(shù)量/t 進口用匯/萬美元鈷及其制品 4231 1976 18765 19876鈷礦 3 2 203245 458

11、94氧化鈷 3651 6721 2654 2021碳酸鈷 790 987 1034 975硝酸鈷 89 78 6 9鈷鹽 6743 45467 20373、氧化鈷開展前景至2003年底，我國鈷的消費量已突破8000噸，僅次于美國和日本，是目前全球第三大消費大國。而我國鈷資源狀況相對貧乏，每年需要大量進口才能滿足國內(nèi)經(jīng)濟的強勁增長。據(jù)統(tǒng)計，盡管我國近年來鈷消費量高于國民經(jīng)濟增長速度，但人均消費量僅為世界人均水平的25，為美國人均水平的19，這些數(shù)據(jù)說明我國擁有極具開展?jié)摿Φ拟挳a(chǎn)品消費市場。目前國內(nèi)鈷的產(chǎn)量增長速度較快，主要與我國電子、電氣、電池、軍工、航天、航空業(yè)的開展有關。在以后的10年中，我

12、國鉆消費量會逐漸增加，但增長速度會低于產(chǎn)量的增長速度。隨著電子、通訊等3C產(chǎn)品的急劇增加，2003年之后電池行業(yè)已經(jīng)超過硬質合金，成為鈷的第一大消費領域，其次為陶瓷行業(yè)、磁性材料、高溫合金、催化劑等。表1-4 20010年我國鈷的消費結構消費領域 用鈷量/t 比例/%電池 50006500 50硬質合金 16002100 12.5陶瓷玻璃 1500 12.5磁性材料 1600 12.5高溫合金、催化劑 1200 10其他 600780 3總計 1096013760中國是一個鈷資源緊缺，但需求廣泛的大國，鈷主要應用在硬質合金冶煉、鋰電池制造、陶瓷色釉料生產(chǎn)等工業(yè)領域；國內(nèi)市場對鈷產(chǎn)品的需求量逐年增長，2021年我國鈷礦進口約25萬/t，折合金屬鈷約1.5萬/t，同比增長60以上，成了繼美國和日本之后的第三大鈷消費國和最大的鈷生產(chǎn)國，今后，隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)開展，特別是鋰電池行業(yè)的開展，鈷的應用將更為廣泛，需求量會更大。我國用含鈷合金廢料生產(chǎn)氧化鈷的歷史不短,在氧化鈷的生產(chǎn)、銷售和應用等方面已具有較好的工業(yè)根底和有利條